(57)【要約】【課題】  高出力形の照明器具に使用可能であって装置を大形化することなく高調波を抑制することが可能な蛍光ランプ装置およびこの蛍光ランプ装置を用いた照明装置を提供する。【解決手段】  蛍光ランプ装置10は、蛍光ランプ18と、この蛍光ランプ18が取付けられ、給電部12が設けられたカバー体14と；このカバー体114内に設けられ、直流電力を入力することによって蛍光ランプ18を高周波点灯させる点灯回路16と；を具備している。直流の入力電力を高周波発振によって高周波電力に変換して蛍光ランプを点灯するように動作するので、高調波成分は直流電力の出力側（電源側）の高調波抑制手段52で抑制することが可能であって、蛍光ランプ装置10側に特別な高調波抑制手段52を設ける必要が無く、蛍光ランプ装置10を小形化することができる。【選択図】  図４
2006012558.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光ランプと；
この蛍光ランプが取付けられ、給電部が設けられたカバー体と；
このカバー体内に設けられ、直流電力を入力することによって蛍光ランプを高周波点灯させる点灯回路と；
を具備していることを特徴とする蛍光ランプ装置。
【請求項２】
請求項１記載の蛍光ランプ装置と；
商用交流電力を整流化して直流電力に変換するとともに、高調波を抑制するように制御して前記蛍光ランプ装置に直流電力を供給する高調波抑制手段と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【請求項３】
蛍光ランプ、この蛍光ランプが取付けられ、蛍光ランプを高周波点灯させるインバータ回路が収容されたカバー体およびこのカバー体に設けられた給電部を有する蛍光ランプ装置と；
この蛍光ランプ装置が取付けられる器具本体と；
この器具本体に取付けられ、蛍光ランプ装置に供給する電力を制御して高調波を抑制する高調波抑制手段と；
を具備していることを特徴とする照明装置。
【請求項４】
高調波抑制手段は、フィルタ回路を含んで構成されているであることを特徴とする請求項２または３記載の照明装置。
【請求項５】
高調波抑制手段は、整流器および昇圧チョッパー回路を含んで構成されていることを特徴とする請求項２または３記載の照明装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高周波点灯装置を収容した蛍光ランプ装置およびこの蛍光ランプ装置が取付けられた照明装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
点灯回路を内蔵したねじ込み形（Ｅ形）口金付きの電球形蛍光ランプは、一般照明用白熱電球に比べて高効率、長寿命であることと、近年小形化が進んでいることから、白熱電球の代替光源として普及が急速に進んでいる。この電球形蛍光ランプは、従来から使用されている白熱電球用の照明器具に取り付けが可能な外形寸法にする必要があるので、蛍光ランプのバルブや点灯回路等ができる限り小さく設計されている。
【０００３】
ところで、電球形蛍光ランプは、白熱電球用のＥ形口金が取付けられるものであるため、白熱電球用ソケットが取付けられる照明器具にしか取付けることができない。
【０００４】
一方、白熱電球用ソケット以外のソケットに取付け可能であって点灯回路を内蔵した蛍光ランプ装置が開発されている（例えば、特許文献１参照）。この従来の蛍光ランプ装置には、給電部としてカバー体に形成された凹部の底面から突出する一対のピンが設けられている。カバー体には蛇行した放電路が同一平面上に形成される屈曲バルブからなる蛍光ランプが取付けられている。カバー体はこの屈曲バルブがなす平面に沿って偏平しており、内部に点灯回路が収容されている。この蛍光ランプ装置によれば、点灯回路がランプ側に収容されているので、照明器具側に点灯回路を設ける必要が無く、照明器具の構造を簡素化でき、器具本体を薄形化できるという利点がある。
【０００５】
また、電球形蛍光ランプにおける高周波インバータは、整流平滑手段としてほとんど平滑コンデンサを用いているので高調波成分が他の負荷に対して悪い影響を与える心配がある。ＩＥＣ（International Electric Commission）規格では、電気製品の有効入力電力に応じてカテゴリーを区分し、高調波を所定レベル以下に抑制するようにカテゴリー毎に規制している。電球形蛍光ランプは、ほとんどの製品が25W以下であるので、電球形蛍光ランプが属するカテゴリーの高調波の抑制レベルは電解コンデンサの容量を規定することでクリアすることが可能である（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平０６−２８３１３９号公報
【特許文献２】特開平１１−３４５６９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
高周波点灯専用の蛍光ランプが施設、店舗または住宅用の照明装置に多用されている。高周波点灯専用ランプは、主に高出力タイプが主流であり、例えば32W以上の高周波点灯専用蛍光ランプを多灯用の器具に使用してベース照明として使われている。
【０００７】
したがって、上記従来の蛍光ランプ装置を高出力の照明装置に使用することが考えられ、入力電力が25Wを超える場合には電球形蛍光ランプよりも高出力の電気製品が属するカテゴリーに該当することになり、ＩＥＣが定める高調波電流抑制規格の「ＣＬＡＳＳ  Ｃ」を満足するようにフィルター回路等を追加するなどして高調波を抑制する必要がある。
【０００８】
しかし、上記従来の蛍光ランプ装置は、カバー体内部に点灯回路が収容されているので、高調波を抑制するためのフィルター回路等を追加するための十分なスペースが無い。フィルター回路を追加するにしても、回路部品が増えたことによってカバー体の外径寸法が大きくなり、蛍光ランプ装置が大形化するといった問題もある。
【０００９】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、高出力形の照明器具に使用可能であって装置を大形化することなく高調波を抑制することが可能な蛍光ランプ装置およびこの蛍光ランプ装置を用いた照明装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の蛍光ランプ装置は、蛍光ランプと；この蛍光ランプが取付けられ、給電部が設けられたカバー体と；このカバー体内に設けられ、直流電力を入力することによって蛍光ランプを高周波点灯させる点灯回路と；を具備していることを特徴とする。
【００１１】
インバータ回路は、直流の入力電力を高周波電力に変換し、この高周波電力を蛍光ランプに供給するものである。インバータ回路は、１０ｋＨｚ以上の高周波電力を放電ランプに印加して蛍光ランプを点灯させる電子部品を主体に構成されたものである。
【００１２】
蛍光ランプは、発光管を有するものであり、その形状は特に限定されない。例えば、直管状のバルブを屈曲形成したもの、複数のＵ字状屈曲形バルブを連通するように並設して内部に少なくとも一本の放電路が形成されたものである。発光管は、水銀を封入しない希ガス放電を利用したものであってもよい。発光管は、鉛ガラス、ソーダライムガラス、ホウ珪酸ガラスなどのガラス製が製造上好ましいが、透光性であればセラミックスなど他の材料であってもよい。
【００１３】
カバー体は、蛍光ランプの発光管を直接的または間接的に支持する。発光管を間接的に支持する手段としては、蛍光ランプの発光管を取付け可能な形状を有するホルダを取付けるのが好ましい。このホルダは、カバーと一体または別体のどちらでも良い。また、ホルダは、発光管からの輻射熱または紫外線がカバー内側のインバータ回路に到達しないように遮断作用を奏することが可能である。
【００１４】
給電部は、一対の接続端子から構成されるものであり、ピン状の接続端子や舌片状端子の他、ねじ込み形のＥ形口金であってもよい。
【００１５】
請求項２の照明装置は、請求項１記載の蛍光ランプ装置と；商用交流電力を整流化して直流電力に変換するとともに、高調波を抑制するように制御して前記蛍光ランプ装置に直流電力を供給する高調波抑制手段と；を具備していることを特徴とする。
【００１６】
請求項２の高調波抑制手段は、商用交流電力を整流して直流化するとともに、入力電流波形の高調波成分が所定値以下になるように昇圧回路等によって波形を調整するものである。
【００１７】
請求項３の照明装置は、蛍光ランプ、この蛍光ランプが取付けられ、蛍光ランプを高周波点灯させるインバータ回路が収容されたカバー体およびこのカバー体に設けられた給電部を有する蛍光ランプ装置と；この蛍光ランプ装置が取付けられる器具本体と；この器具本体に取付けられ、蛍光ランプ装置に供給する電力を制御して高調波を抑制する高調波抑制手段と；を具備していることを特徴とする。
【００１８】
請求項３の高調波抑制手段は、入力電流波形の高調波成分が所定値以下になるように波形を調整するものである。
【００１９】
請求項４は、請求項２または３記載の照明装置において、高調波抑制手段は、フィルタ回路を含んで構成されていることを特徴とする。
【００２０】
フィルタ回路は、主としてコンデンサおよびインダクタから構成されるＬＣフィルタやノーマルモードチョークおよびコモンモードチョークを組合わせて構成されるチョークフィルタ等が用いられるが、高調波成分を所定値以下に抑制可能な構成であればこれらに限定されない。フィルタ回路を構成する素子のキャパシタンスおよびインダクタンスは、照明装置に装着される蛍光ランプ装置の個数、入力電力および平滑用コンデンサの容量などによって適宜設定することが可能である。
【００２１】
請求項５は、請求項２または３記載の照明装置において、高調波抑制手段は、整流器および昇圧チョッパー回路を含んで構成されていることを特徴とする。
【００２２】
昇圧チョッパー回路は、負荷状態すなわち蛍光ランプ装置の取付け個数や点灯状態に連動して出力を変化するように構成するのが好ましい。これによって、蛍光ランプ装置の取付け個数や点灯状態に応じて高調波を抑制した最適な電力を蛍光ランプ装置に出力することができる。
【発明の効果】
【００２３】
請求項１の蛍光ランプ装置によれば、直流の入力電力を高周波発振によって高周波電力に変換して蛍光ランプを点灯するように動作するので、高調波成分は直流電力の出力側（電源側）で抑制するような照明システムに使用することが可能であって、蛍光ランプ装置側に特別な高調波抑制手段を設ける必要が無く、蛍光ランプ装置を小形化することができる。
【００２４】
請求項２および３の照明装置によれば、高調波抑制手段を照明装置側に設けることで蛍光ランプ装置を小形化することが可能となる。特に蛍光ランプ装置を複数取付ける場合には、１つの高調波抑制手段で複数の蛍光ランプ装置の高調波を抑制するように制御することが可能であり、この場合には蛍光ランプ装置毎に高調波抑制手段を設けた構成に比べてコストを抑制し、点灯回路システムを簡素化することが可能となる。
【００２５】
請求項４の照明装置によれば、比較的安価なフィルタ回路によって高調波抑制手段を実現することができる。
【００２６】
請求項５の照明装置によれば、高調波抑制手段に昇圧チョッパー回路を用いているので、高調波を精度よく抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明の蛍光ランプ装置の一実施の形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態の蛍光ランプ装置の正面図、図２は図１のＡ−Ａ線断面を矢印方向から見たときの断面図、図３は蛍光ランプ装置のフィラメント電極部分をして示す一部拡大断面図である。
【００２８】
10は蛍光ランプ装置で、この蛍光ランプ装置10は、給電部12を有し、内部に収容空間が形成された略偏平矩形状のカバー体14、このカバー体14に収納された点灯回路としてのインバータ回路16、カバー体14に支持される蛍光ランプとしての発光管18を備えている。
【００２９】
カバー体14の一面側の外表面には、10〜20mmmの深さで凹んだ底面を有する略矩形状の凹部20が形成されている。給電部12は、この凹部20の底面から外表面側に突出する一対の給電ピンによって構成されている。
【００３０】
カバー体14は、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）などの耐熱性合成樹脂などにて形成されており、両側面22、22には後述するソケットの係合ばねをガイドするガイド溝23、23がそれぞれ形成されており、カバー体14の他面側であってガイド溝23、23に連続する縁部にはソケットの係合ばねに係合する係合溝24、24がそれぞれ形成されている。
【００３１】
発光管18は、管外径Dが15.5mm、肉厚が1.2mmのガラスバルブを略Ｕ字状に屈曲して形成されている。発光管18のガラスバルブの内面にはアルミナ微粒子からなる保護膜25が形成されており、この保護膜25上に３波長発光形の蛍光体を塗布することによって蛍光体層26が形成されている。発光管18のガラスバルブの内部には、アルゴンなどの希ガスや水銀などを含む放電ガスとなる封入ガスが封入されている。発光管18には、図３に示すようにコイル部分の長さ寸法ｌが4.0mmのフィラメント電極18a、18bそれぞれ封装されている。このフィラメント電極18a、18b は、ガラスバルブの両端部18c、18cに図示しないステムを介して封装されており、エミッタ物質としてのバリウム（Ba）、カルシウム（Ca）およびストロンチウム（Sr）からなる金属の酸化物がフィラメント電極18a,18bの１本当たりの質量として5〜10mg塗布されている。
【００３２】
インバータ回路16は、回路基板31および回路基板31に実装されたインバータ回路16を構成する電子部品32によって構成されている。回路基板31は、発光管18の長手方向に平行な方向であって、発光管18の両端部18c、18c 間に位置するようにカバー体14内に収容して配置されている。インバータ回路16は、給電部12と図示しないリード線等の電気接続手段によって電気的に接続されており、給電部12から電力が入力されることによってインバータ回路が発振し、発光管18にランプ点灯電力を供給するように動作する。
【００３３】
蛍光ランプ装置10は、図２に示すように照明器具本体に取付けられるソケット40に着脱可能に取付けられる。ソケット40は基台41を有し、この基台41の略中央には蛍光ランプ装置10の基体14の凹部20に嵌合して給電ピン12、12が挿入される端子金具42、42が内部に配設された略矩形状の端子部43が取付けられている。基台41の両側部には、蛍光ランプ装置10の基体14のガイド溝23、23に沿ってガイドされ、端子部43が凹部20に嵌合した状態で係合溝24、24に係合する係合ばね44、44が取付けられている。この係合ばね44、44と係合溝24、24との係合によって蛍光ランプ装置10とソケット40との取付け状態が保持される。
【００３４】
次に、本発明の照明器具の実施形態について図３を参照して説明する。図３は図１の蛍光ランプ装置10を３本取付けた照明器具を示す概略正面図である。
【００３５】
照明器具50は、天井直付け形の薄形ベースライトであり、平板状の反射面を有する器具本体51、この器具本体51の一方側の縁部に沿って一列に取付けられた３個のソケット40・・・40およびソケット40・・・40に高調波を抑制するように制御した電力を供給する高調波抑制手段52からなる。この各ソケット40・・・40には高調波抑制手段52から導出された出力線がそれぞれ接続されており、各ソケット40・・・40に蛍光ランプ装置10がそれぞれ取付けられて、高調波抑制手段52からの出力電力が蛍光ランプ装置10へ入力される。
【００３６】
発光管18の点灯回路は蛍光ランプ装置10に既に収容されているので、照明器具50は給電用のソケット40と反射板および取付部材からなる器具本体51および高調波抑制手段52によって構成されていて大形の点灯回路収容部が不要となるため、照明器具50は簡素化、薄形化が図られている。
【００３７】
次に、第１の実施形態の照明装置における電気回路の詳細を説明する。図４は第１の実施形態の照明装置の概略回路図である。
【００３８】
高調波抑制手段52の全波整流器71の入力端子は商用交流電源ｅに接続されている。この全波整流器71の出力端子の一方側にはインダクタL1が接続されており、このインダクタL1と全波整流器71の他方側の出力端子との間にはチョッピング動作を行うトランジスタTr1が接続されている。このトランジスタTr1の一端側には逆流防止用のダイオードD1が接続されており、このダイオードD1の正極側とトランジスタTr1の他端側との間に平滑用の電解コンデンサC2とが接続されている。この構成によって高調波抑制手段52が昇圧チョッパ回路を備えた直流電源回路Ｅとして構成されている。
【００３９】
このトランジスタTr1は、入力電圧波形および出力電圧値を監視する制御手段によって高調波成分が所定値を超えないようなスイッチング動作を行うように制御されてインダクタL1とともに昇圧チョッパ作用を行い、その出力電圧が電解コンデンサC2に発生する。このような制御手段は周知であり、当業者においては適宜選択して実現することが可能なものである。
【００４０】
高調波抑制手段52には、蛍光ランプ装置10が３台並列に取付けられる。蛍光ランプ装置10のインバータ回路16には、高周波を発生するハーフブリッジ形のインバータ回路が構成されている。インバータ回路16は、高調波抑制手段52のコンデンサC2に対して並列に、コンデンサC8および抵抗R4の直列体がコンデンサC2に対して並列に接続されている。Ｎチャネル形トランジスタとしてのＭＯＳ形電界効果トランジスタQ1およびＰチャネル形トランジスタとしてのＭＯＳ形電界効果トランジスタQ2の直列体は、相補形のスイッチング素子としてコンデンサC2に対して並列に接続されている。Ｎチャネルの電界効果トランジスタQ1およびＰチャネルの電界効果トランジスタQ2は互いのソースが接続されている。
【００４１】
さらに、電界効果トランジスタQ2のドレイン、ソース間には、帰還用のトランスの一次巻線L2、直流カット用のコンデンサC3および共振用のインダクタを兼ねたバラストチョークL3を介して、蛍光ランプ18の両端のフィラメント電極18a，18bの一端がそれぞれ接続されており、一方のフィラメント電極18aの他端と他方のフィラメント電極18bとの他端間には予熱用および始動用の共振用のコンデンサC4が接続されている。
【００４２】
また、電解コンデンサC2と電界効果トランジスタQ1のゲートおよび電界効果トランジスタQ2のゲートとの間には、起動回路を構成する起動用の抵抗R1が接続されている。すなわち、電界効果トランジスタQ1のドレインとゲートとの間に起動用の抵抗R1が接続されていることになる。
【００４３】
なお、起動回路は抵抗R1,R2,R4、コンデンサC6、C7の充電ループを含んで構成されているものであるが、充電ループの一部に共振用のコンデンサC4を含む負荷回路を利用したものとしてもよい。
【００４４】
そして、これら電界効果形トランジスタQ1 およびQ2のゲートとソースとの間には、コンデンサC6およびゲート制御回路のコンデンサC7の直列回路が接続されている。これらコンデンサC6およびC7の直列回路に対して並列に電解効果形トランジスタQ1 およびQ2のゲート保護のためのツェナーダイオードZD3およびZD4の直列回路が接続されている。
【００４５】
なお、ゲート制御回路は、トランスの一次巻線L2、二次巻線L4、コンデンサC6およびC7、ツェナーダイオードZD3およびZD4を含んでなる自励発振形のドライブ回路であるが、他励式のドライブ回路であってもよい。
【００４６】
また、トランスの一次巻線L2には、二次巻線L4が磁気的に結合して設けられている。この二次巻線L4はインダクタンス素子としても機能するものであり、コンデンサC6およびコンデンサC7の接続点に接続されている。そして、コンデンサC6に対して並列に、起動回路の抵抗R2が接続されている。
【００４７】
さらに、電界効果形トランジスタQ2のドレインとソースとの間には、起動回路の抵抗R4が接続されている。また、電界効果形トランジスタQ1のソースおよび電界効果形トランジスタQ2のソースは、それぞれ抵抗R4とスイッチング改善用のコンデンサC8との接続点に接続されている。
【００４８】
次に、本実施形態の作用について説明する。まず、商用交流電源ｅに電源が投入されると全波整流器71で全波整流し、平滑コンデンサC2で平滑され、平滑コンデンサC2の両端間には直流電圧が発生する。このとき、高調波抑制手段52は入力電圧波形および出力電圧値を監視して、高調波成分が所定値を超えないようにトランジスタTr1をスイッチング制御し、昇圧チョッパ作用を行う。
【００４９】
高調波抑制手段52の平滑コンデンサC2の両端電圧の上昇により、蛍光ランプ装置10のインバータ回路16に電力が投入されると起動回路の抵抗R1、R4などを介してコンデンサC6,C7が充電されてＮチャンネルの電界効果形トランジスタQ1のゲートに電圧が印加され、電界効果形トランジスタQ1がオンする。電界効果形トランジスタQ1のオンにより一次巻線L2、直流カット用のコンデンサC3、バラストチョークL3、蛍光ランプ18のフィラメント電極18a，18b、共振用のコンデンサC4の閉路に電流が流れ、主としてバラストチョークL3および共振コンデンサC4による直列共振作用により共振電圧が生じる。
【００５０】
そして、一次巻線L2の帰還電流が二次巻線L4に発生して電圧が誘起され、ゲート制御回路のコンデンサC6およびコンデンサC7などが固有共振して電界効果形トランジスタQ1をオンさせ、電界効果形トランジスタQ2をオフさせる電圧を発生する。
【００５１】
次いで、一次巻線L2、コンデンサC3、バラストチョークL3および共振コンデンサC4の回路での共振電圧が反転すると二次巻線L4には前回と逆の電圧が発生し、ゲート制御回路は電界効果形トランジスタQ1をオフさせ、電界効果形トランジスタQ2をオンさせる電圧を発生させて、自励発振が開始される。
【００５２】
さらに、一次巻線L2、コンデンサC3、バラストチョークL3および共振コンデンサC4の回路での共振電圧が反転すると電界効果形トランジスタQ1がオンするとともに、電界効果形トランジスタQ2がオフする。
【００５３】
以後、同様に、電界効果形トランジスタQ1および電界効果形トランジスタQ2が交互にオン、オフして、共振電圧が発生し、コンデンサC4に並列接続された蛍光ランプ18のフィラメント電極18a,18bが予熱されつつ始動電圧が印加されて、始動、点灯する。
【００５４】
なお、第１の実施形態においては、インバータ回路16が平滑コンデンサを有していない構成で説明したが、高調波抑制手段52の平滑コンデンサC2をインバータ回路16内に配設した構成としてもよい。
【００５５】
次に、第２の実施形態の照明装置における電気回路の詳細を説明する。図５は第１の実施形態の照明装置の概略回路図である。なお、図４と同一の構成については同一符号を付し、その詳細な説明は省略する。
【００５６】
高調波抑制手段52は、交流電源ｅの両入力端子に両端が接続されたコンデンサC1とこのコンデンサC1の一端側に接続されたコンデンサC1とともにＬＣフィルタを構成するインダクタL1から構成されている。高調波抑制手段52は、このＬＣフィルタによって入力電流波形の高調波成分を抑制するように作用する。なお、ＬＣフィルタを構成するコンデンサC1のキャパシタンスおよびインダクタL1のインダクタンスは、照明装置50に装着される蛍光ランプ装置の入力電力や平滑用の電解コンデンサC2の容量などによって適宜設定される。
【００５７】
このＬＣフィルタを介して高調波抑制手段52から出力された電力は、蛍光ランプ装置10の全波整流器71へ入力され、全波整流器71の出力端子の間に平滑用の電解コンデンサC2が接続されて入力電源回路Ｅを構成している。この入力電源回路ＥのコンデンサC2には高周波を発生するハーフブリッジ形のインバータ回路が構成されており、後は図４のインバータ装置と同様に動作する。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の第１の実施形態の蛍光ランプ装置を示す正面図。
【図２】図１の蛍光ランプ装置のＡ−Ａ線断面を矢印方向から見たときの断面図。
【図３】図１の蛍光ランプ装置を取付けた照明装置を示す概略正面図。
【図４】第１の実施形態の照明装置の概略回路図。
【図５】第２の実施形態の照明装置の概略回路図。
【符号の説明】
【００５９】
10・・・蛍光ランプ装置、12・・・給電部、14・・・カバー、16・・・インバータ回路、18・・・蛍光ランプ、18a,18b・・・フィラメント電極、52・・・高調波抑制手段。
【図１】
2006012558.tif 000003
【図２】
2006012558.tif 000004
【図３】
2006012558.tif 000005
【図４】
2006012558.tif 000006
【図５】
2006012558.tif 000007